레이저 용접 두께 차트 및 파워 설정
레이저 용접이 금속 가공을 어떻게 변화시키는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 정밀도와 강도를 보장하는 중요한 매개변수에 초점을 맞춰 레이저 용접의 비밀을 공개합니다. 레이저 출력 조정부터...
레이저의 힘으로 용접 작업을 혁신한다고 상상해 보세요. 레이저 용접의 세계에는 파이버, 다이오드, 디스크, CO2 레이저 등 다양한 옵션이 있으며, 각각 고유한 장점과 용도가 있습니다. 이 글에서는 이러한 레이저 유형 간의 주요 차이점을 살펴보고 최적의 용접 성능을 위한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 도와드립니다. 재료 호환성부터 속도와 정밀도까지, 올바른 레이저를 선택하면 제조 공정을 혁신할 수 있는 방법을 알아보세요. 귀사의 요구에 가장 적합한 레이저와 우수한 용접 품질을 달성하는 방법을 자세히 알아보세요.
레이저 용접 광원을 선택할 때는 용접 재료, 접합 형상, 속도 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.
제조 산업에서 레이저 용접의 광범위한 사용으로 인해 레이저 소스를 올바르게 선택하는 것은 제조업체가 해결해야 하는 실질적인 과제입니다.
현재 시중에서 사용 가능한 레이저 소스에는 광섬유, 펄스형 Nd: YAG, 다이오드, 디스크 및 CO2 레이저 소스. (참고: CW Nd: YAG 레이저 소스는 대부분 광섬유 및 디스크 레이저로 대체되었으므로 이 백서에서는 다루지 않습니다).
레이저 소스를 선택할 때는 다음과 같은 여러 요소를 고려해야 합니다. 용접 재료조인트 형상, 용접 속도, 기하학적 공차, 시스템 통합 요구 사항, 예산 제약 등을 고려해야 합니다.
각 레이저 소스에는 다양한 용접 요구 사항을 충족할 수 있는 고유한 특성이 있습니다. 경우에 따라서는 대체할 수도 있습니다.
CO2 레이저
CO2 10.6μm의 파장에서 1~20kW의 출력으로 작동하는 레이저는 잘 정립된 레이저 기술입니다. 1980년대부터 고출력 재료 가공 분야, 특히 두꺼운 재료의 절단 및 용접 분야에서 지배적인 레이저 소스로 사용되어 왔습니다.
파이버 레이저
파이버 레이저는 희토류 원소가 도핑된 작은 직경의 실리카 기반 광섬유를 활성 이득 매체로 활용하는 고효율 다이오드 펌프 시스템입니다. 레이저 소스가 광섬유 자체에 통합되어 있어 복잡한 광학 정렬이 필요하지 않으며 전반적인 시스템 안정성이 향상됩니다.
광섬유 레이저는 초점 광학 장치에 결합된 광섬유 코어 직경이 작기 때문에 10μm의 작은 스폿 크기를 달성할 수 있어 고정밀 가공이 가능합니다. 이 소형 레이저는 미세 용접 및 절단을 위한 저전력(300W 미만) 단일 모드와 산업용 용접 및 절단 애플리케이션을 위한 고출력 멀티 모드의 두 가지 기본 구성으로 제공됩니다.
다이오드 레이저
최근 다이오드 레이저 기술의 발전으로 인해 다이오드 레이저가 실용적인 용접 소스로 부상하고 있습니다. 주요 발전 사항으로는 개별 다이오드 이미터의 출력 증가, 마이크로 채널 냉각 기술 개선, 레이저 출력을 직경 1000μm 이하의 광섬유에 효율적으로 결합하기 위한 마이크로 광학의 발전 등이 있습니다. 이러한 개선으로 빔 품질과 출력 밀도가 크게 향상되어 다이오드 레이저는 특히 열전도가 제한된 용접 시나리오에서 용접 애플리케이션에 점점 더 매력적으로 사용되고 있습니다.
디스크 레이저
얇은 디스크 레이저라고도 하는 디스크 레이저는 CW 레이저 구성에서 이득 매체로 평평하고 얇은 Yb:YAG 결정 디스크를 사용합니다. 이 설계는 기존 로드 레이저에 내재된 열 관리 문제를 효과적으로 해결합니다. 일반적으로 0.25mm(0.01인치) 두께의 활성 매체는 후면의 방열판으로 냉각되어 열을 효율적으로 제거할 수 있습니다.
이 혁신적인 아키텍처를 통해 디스크 레이저는 우수한 빔 품질(M² < 1.5)을 유지하면서 최대 10kW의 출력을 달성할 수 있습니다. 디스크 레이저는 높은 출력과 우수한 빔 품질의 조합으로 심용입 용접 및 고속 절단 분야에 특히 적합합니다.
펄스 Nd:YAG 레이저
펄스 Nd:YAG 레이저는 플래시 램프로 여기된 단일 Nd:YAG 수정봉을 이득 매체로 사용하여 상대적으로 낮은 평균 전력으로 높은 피크 전력 펄스를 생성합니다. 예를 들어, 평균 전력이 35W인 시스템은 최대 6kW의 피크 전력을 생성할 수 있습니다. 높은 피크 전력과 좁은 펄스 폭(일반적으로 밀리초 범위)의 조합으로 에너지 입력 및 열 영향 영역 크기를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
이러한 특성으로 인해 펄스 Nd:YAG 레이저는 의료 기기 제조 또는 전자 산업과 같이 열에 민감한 재료 또는 얇은 섹션에서 고품질 용접이 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 펄스 파라미터를 조작할 수 있어 용접 품질을 최적화하고 열 왜곡을 최소화할 수 있는 유연성을 제공합니다.
레이저의 선택은 투과도에 따라 0.01인치 미만, 0.01~0.03인치, 0.03인치 이상의 세 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다.
일반적으로 여러 레이저 광원을 사용하여 용접을 완료할 수 있지만 성능과 예산상의 이유로 한두 개의 광원만 선택할 수도 있습니다.
최종 결정은 샘플의 품질, 지리적 고려 사항, 애프터 서비스, 시스템 통합업체의 선호도, 인기도 등 다양한 다른 요인에 의해서도 영향을 받을 수 있습니다.
펄스 엔디야그 레이저는 가장 일반적으로 사용되는 레이저이며, 파이버 레이저가 그 뒤를 잇습니다. 구성 요소 조립, 조인트 모양, 재료 및 코팅 측면에서 전체 용접 프로세스 를 정밀하게 제어해야 하므로 펄스형 Nd: YAG 레이저가 최선의 선택입니다.
높은 피크 출력으로 펄스 Nd: YAG 레이저는 1000마이크론보다 큰 스폿 크기의 용접 빔을 생성할 수 있어 생산 환경에서 필요한 공차를 보장하면서 스폿 크기를 유연하게 선택하고 용접 공정 창을 최대화할 수 있는 뛰어난 유연성을 제공합니다.
파이버 레이저는 이 범주에서 유일한 연속파 레이저로, 빔 포커싱 후 25미크론 미만의 스폿 크기를 생성할 수 있어 용접에 필요한 높은 출력 밀도를 제공합니다. 그러나 미세 가공 분야에서 비용 경쟁력을 유지하기 위해 파이버 레이저의 출력은 일반적으로 200W로 제한되어 있어 최대 스폿 크기와 출력 밀도가 제한됩니다.
납땜된 조인트의 크기는 일반적으로 75미크론을 넘지 않는데, 이는 파이버 레이저의 가장 큰 한계 중 하나입니다. 실제 생산에서는 맞춤 공차 및 중첩 공차에 따라 조인트 또는 부품을 조정할 때 ± 15mm 오차 범위를 보장하기 어려운 경우가 많습니다.
파이버 레이저는 주로 다음과 같은 요구 사항이 높은 얇은 재료의 랩 용접에 사용됩니다. 용접 조인트 를 사용하여 안정성을 보장합니다. 파이버 레이저는 직경 25미크론 미만의 광점을 생성할 수 있는 150mm 초점 거리 렌즈를 사용하여 충분한 처리 공간을 제공합니다. 랩 용접을 사용하면 파이버 레이저는 0.01인치 이상의 침투 깊이를 가진 용접을 고속으로 생성할 수 있으며, 최대 50인치/s의 속도로 200W 단일 모드 파이버 레이저로 얻을 수 있는 침투 깊이는 0.004인치입니다.
반면에 펄스 Nd: YAG 레이저는 얇은 호일 용접을 제외한 거의 모든 응용 분야를 충족할 수 있습니다. 스폿 크기, 펄스 폭, 피크 출력 범위가 넓어 다양한 용접 요구 사항을 충족하도록 조정 및 최적화할 수 있습니다.
펄스 Nd: YAG 레이저와 파이버 레이저의 응용 분야 분류는 여전히 적용 가능하지만 범위가 제한적입니다. 펄스 Nd: YAG 레이저는 주로 스폿 용접에 사용되며, 약 500W 출력과 0.01μm의 스폿 직경을 가진 파이버 레이저는 맞대기 용접에 사용할 수 있습니다. 필렛 용접 허용 오차가 적습니다. 펄스 엔디야그 레이저의 비용 대비 성능은 상대적으로 높습니다.
500W 및 25W 출력 레벨의 레이저는 서로 다른 용접 관통력 다양한 용접 속도에서. 최대 출력은 관통 성능을 보장하고 평균 출력은 다음과 같은 용접 속도를 결정합니다. 심 용접.
500W~800W 출력의 다이오드 레이저는 공차가 큰 부품 용접에 적합하지만 일반적으로 파이버 및 디스크 레이저에 비해 속도가 느립니다. 그러나 공차가 크면 이러한 단점을 보완할 수 있습니다.
모두 레이저의 종류 가 이 범위에 적합합니다. 펄스 엔디야그 레이저의 침투 깊이는 약 0.05인치(1.27mm)인 반면, 다른 레이저 유형은 최대 0.25인치(6.35mm)까지 도달할 수 있으며 일부는 0.5인치(12.5mm)를 초과하기도 합니다.
일반적으로 펄스 Nd: YAG에 적합한 부품은 다음과 같습니다. 레이저 용접 이 범위의 압력 센서는 이음새 용접이 있는 압력 센서처럼 비교적 작은 제품입니다.
자동차 산업은 다양한 용접 애플리케이션및 광섬유, CO2, 디스크 및 다이오드 레이저를 모두 사용할 수 있습니다. 속도와 보급률 측면에서 자동차 산업은 거의 모든 분야를 포괄합니다. 용접 애플리케이션.
레이저 소스의 주요 차이점은 빔 품질, 밝기, 파장입니다.
빔 품질은 레이저의 집속 능력을 의미하며, 밝기는 집속된 빔의 출력 밀도를 나타냅니다.
예를 들어, CO2 레이저와 파이버 레이저는 빔 품질이 비슷하므로 다른 파라미터가 동일하면 동일한 직경의 광점을 생성할 수 있습니다.
그러나 파이버 레이저 소스 의 10분의 1 수준입니다.2 광원이 생성할 수 있는 스폿 직경도 CO2 광원. 파이버 레이저 소스는 또한 빔 품질과 밝기가 더 우수합니다.
레이저 용접에서 빔 품질과 밝기는 침투 깊이와 속도에 직접적인 영향을 미치지만 용접 안정성 및 공차에는 직접적인 영향을 미치지 않습니다.
따라서 용접 성능과 품질, 공정 창 너비 사이의 균형을 찾는 것이 중요합니다. 특정 요구 사항을 충족하기 위해 빔 품질을 낮출 수는 있지만, 열악한 빔 품질은 개선할 수 없다는 점에 유의할 필요가 있습니다.
0.25인치 관통에서 위에서 언급한 레이저의 용접 속도는 매우 유사합니다. 광섬유와 디스크는 CO보다 빠릅니다.2가 더 빠른 반면 다이오드는 더 느립니다.
고출력 레이저를 사용한 용접은 일반적으로 2교대 근무가 필요하므로 레이저를 선택할 때 레이저 구매 비용도 고려해야 합니다. CO2 레이저는 널리 사용되고 많은 사용자에게 친숙하며 단일 용접 비용이 파이버, 디스크, 다이오드 레이저에 비해 훨씬 높습니다.
플라즈마 및 아크 용접에 비해 레이저 용접은 열 변형을 크게 줄일 수 있기 때문에 0.25인치 이상의 관통이 필요한 용접 애플리케이션에서 더 많은 이점이 있습니다. 이러한 변형 감소는 부품의 기하학적 모양을 유지하는 데 도움이 되므로 재형성이 필요하지 않습니다. 그러나 이 두께에서는 부품을 맞추는 데 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 극복하기 위해 와이어 충전 또는 레이저 용접, 플라즈마 용접 및 아크 용접의 조합을 사용하는 공정 흐름을 사용할 수 있습니다.
레이저 용접에 사용할 수 있는 레이저 소스에는 다양한 유형이 있으며, 각각 고유한 특징과 특정 요구 사항에 대한 적합성을 갖추고 있습니다.
사용자는 어떤 레이저 소스가 자신의 용접 요구를 가장 잘 충족시킬 수 있는지 철저히 이해하는 것이 중요합니다.
용접 시스템을 얻으려면 가장 적합한 레이저를 결정할 수 있는 시스템 공급업체와 협력하는 것이 최적의 방법입니다.
또한 다양한 레이저 제조업체 최적의 솔루션을 결정하기 위해 용접 샘플을 제공합니다.
레이저를 선택할 때는 관통력, 속도, 안정성, 생산 부품 수용성 및 공차 측면에서 용접이 균형을 이루어야 한다는 점을 염두에 두어야 합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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